耿勇,謝伏惠

（1.江蘇省建筑材料研究設(shè)計院有限公司，江蘇 南京 210009；2.南京凱盛國際工程有限公司，江蘇 南京 210009）

帶獨立烘干熱源的輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)的工藝設(shè)計

耿勇1,謝伏惠2

（1.江蘇省建筑材料研究設(shè)計院有限公司，江蘇 南京 210009；2.南京凱盛國際工程有限公司，江蘇 南京 210009）

對某改造項目輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)主要設(shè)備進(jìn)行選型計算，結(jié)合該項目獨立自備烘干熱源特點，對熱風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的計算。

生料粉磨；輥壓機；烘干

0 引言

目前新型干法水泥熟料線生料粉磨普遍采用中卸磨、立磨、輥壓機終粉磨三種方式，因各自的工作原理不同，所以各有優(yōu)缺點。近幾年隨著輥壓機技術(shù)的日益成熟，作為一種新的生料制備方式備受青睞，大量的運行數(shù)據(jù)表明：較立磨系統(tǒng)具有能耗更低（單位電耗11~13 kW·h/t），管理維護(hù)更方便的特點，但投資略高，且對原料的水分有一定的要求（原料綜合水分≤5%）。國外某機立窯生料粉磨改造項目，原料綜合水分約4%，考慮到節(jié)能效果顯著，業(yè)主最終選定輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)；另外因為本項目缺乏干法生產(chǎn)線的窯尾廢氣，需單獨設(shè)立燃煤熱風(fēng)爐。本文針對該項目需獨立配備烘干熱源特點，進(jìn)行了主機設(shè)備的選型計算。

1 主機選型計算

1.1 輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)的工藝流程

該系統(tǒng)要求設(shè)計產(chǎn)量250 t/h，細(xì)度要求R90＜14%,R200＜1.5%。輥壓機已選定規(guī)格為1 800 mm× 1 200 mm，裝機功率為2×1 250 kW，輥壓機通過量為610~850 t/h。需對風(fēng)選及廢氣處理系統(tǒng)、供熱沸騰爐的能力進(jìn)行選型參數(shù)。該改造項目輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)工藝流程見圖1。

1.2 臥式選粉機的選型

臥式選粉機作為選粉設(shè)備，則選粉風(fēng)量Lv（m3/ h）為：

式中：m—來料皮帶喂入量或系統(tǒng)產(chǎn)量，t/h；b—選粉濃度，kg/m3，一般取0.8 kg/Nm3；則Lv=1 000× 250/0.8=312 500 Nm3/h。

考慮到儲備系數(shù)1.3，故選粉風(fēng)量為312 500× 1.3=406 250 Nm3/h。

所以臥式選粉機選型風(fēng)量為406 000 Nm3/h，產(chǎn)量 250 t/h。同時配套旋風(fēng)分離器選型為 4-Φ3 550 mm，處理風(fēng)量為450 000 Nm3/h。

1.3 循環(huán)風(fēng)機的選型

循環(huán)風(fēng)機風(fēng)量Lx為：

式中：k1—漏風(fēng)系數(shù)，一般取1.05；k2—風(fēng)量儲備系數(shù)，一般取1.1；t—循環(huán)風(fēng)機出口風(fēng)溫，一般取90℃；則Lx=1.05×1.1×312 500×（273+90）/273=479 928 m3/h。

圖1 輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)工藝流程圖

風(fēng)機的靜壓P(Pa)計算公式為：

式中:Pi—系統(tǒng)中各部分壓損，Pa；α—風(fēng)機靜壓儲備系數(shù)，一般取1.15。

由工藝流程圖1可知，V型選粉機進(jìn)口負(fù)壓500 Pa，V型選粉機、臥式選粉機、旋風(fēng)收塵器壓損分別為1 500 Pa、1 400 Pa、1 500 Pa，系統(tǒng)管道阻力500 Pa，風(fēng)機進(jìn)口負(fù)壓200 Pa，則循環(huán)風(fēng)機靜壓為：

所以循環(huán)風(fēng)機的選型風(fēng)量為480 000 m3/h，風(fēng)壓為6 440 Pa。

1.4 熱平衡計算

該項目烘干熱源為燃煤沸騰爐，與一般新型干法水泥生產(chǎn)線窯尾廢氣成分不同，故煙氣的比熱需單獨計算。根據(jù)工藝流程圖1可得式（1）：

式中：L1—熱風(fēng)爐出口高溫?zé)煔怙L(fēng)量，Nm3/h；β—冷風(fēng)摻入系數(shù)；γ—循環(huán)風(fēng)摻入系數(shù)。

假設(shè)熱風(fēng)爐出口煙氣成分為N2(78%)、O2(1%)、CO2(20%)，則混合氣體比熱Cm(kcal/Nm3·℃)計算公

式為：

式中：Ci—混合氣體中各氣體的比熱，kcal/Nm3·℃；ai—混合氣體中各氣體的百分比。

考慮到該系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷大，循環(huán)料帶入的熱量在V型選粉機與來料換熱，故將該系統(tǒng)當(dāng)做一個整體，只考慮整套系統(tǒng)的原料帶入和帶出熱量，將循環(huán)料的熱量算入整體的熱量損失當(dāng)中，相關(guān)比熱參數(shù)見表1。

表1 比熱參數(shù)表

1.4.1 收入熱量

（1）熱風(fēng)爐帶入熱量q1

式中：t1—沸騰爐出口煙氣溫度，一般取800℃；c1—沸騰爐出口煙氣比熱，kcal/Nm3·℃。

（2）原料帶入熱量q2

式中：m—系統(tǒng)產(chǎn)量，kg/h；c2—生料在20℃時比熱，取0.202 kcal/kg·℃；t環(huán)—環(huán)境溫度，取20℃；w1—原料綜合水分，本項目取4%；w2—原料出磨水分，本項目取0.5%；c水—水的比熱，取1.0 kcal/kg·℃。

（3）摻入冷風(fēng)及漏風(fēng)帶入熱量q3

式中：c3—摻入冷風(fēng)的比熱，查表1得0.31kcal/Nm3·℃。

（4）系統(tǒng)研磨產(chǎn)生熱量q4

式中：k—熱功轉(zhuǎn)換指數(shù)，一般取0.7；N0—系統(tǒng)功率。

（5）循環(huán)風(fēng)帶入熱量q5

式中：c4—循環(huán)風(fēng)的比熱，因該改造項目循環(huán)風(fēng)煙氣成分為沸騰爐高溫?zé)煔馀c摻入冷空氣混合氣體，故c4取這兩種氣體的加權(quán)平均值，即c4=0.329×β/ （1+β）+0.311×1/（1+β）；t2—循環(huán)風(fēng)機出口溫度，取90℃。故 q5=[0.329×β/（1+β）+0.311×1/（1+β）] ×90×γLv。

1.4.2 支出熱量

（1）蒸發(fā)水分熱量q6

式中：539是指100℃時水的氣化潛熱，單位為kcal/kg。

（2）生料帶出熱量q7

式中：c5—生料在90℃時的比熱，取0.215kcal/kg·℃。

（3）廢氣帶出熱量q8

（4）系統(tǒng)散熱q9

式中：n—散熱系數(shù)，一般取0.08。

1.4.3 熱平衡

即q1+q2+q3+q4+q5=q6+q7+q8+q9

因V型選粉機對入口煙氣溫度要求≤250℃，且循環(huán)風(fēng)溫度90℃，故沸騰爐出口煙氣與冷風(fēng)閥摻入冷氣后的混合煙氣溫度控制在250℃可滿足要求，根據(jù)能量守恒可得下式：

則可求解β=2.6

聯(lián)立式（1）～（10）,且Lv=312 500 Nm3/h

則可求得L1=43 056 Nm3，γ=0.504。

1.5 尾排風(fēng)機的選型

尾排風(fēng)機風(fēng)量Lp為：

式中：k1—管道和袋除塵器的漏風(fēng)系數(shù)，取1.20；k2—風(fēng)量儲備系數(shù)，一般取1.10；t—風(fēng)機進(jìn)口風(fēng)溫，取85℃。故Lp=1.20×1.1×（1-0.504）×312 500× （273+85）/273=268 303 m3/h。

由工藝流程圖1可知，袋收塵器進(jìn)口負(fù)壓200Pa，袋收塵器壓損1 800 Pa，管道阻力500 Pa，風(fēng)機進(jìn)口負(fù)壓200 Pa，則循環(huán)風(fēng)機靜壓為：

所以尾排風(fēng)機的選型風(fēng)量為268 000 m3/h，風(fēng)壓為3 100 Pa。

1.6 沸騰爐的選型沸騰爐供熱能力Q為：

式中：n—沸騰爐發(fā)熱儲備系數(shù)，一般取1.2。故Q= 1.2×0.361×800×43 056=1 492×104kcal/h。

所以，沸騰爐選型最大供熱能力可為1 500× 104kcal/h。

2 結(jié)語

本文以無窯尾高溫?zé)煔庑鑶为毰鋫錈嵩礊樘攸c，對生料輥壓機終粉磨系統(tǒng)進(jìn)行了選型計算，其中有些經(jīng)驗算法仍需通過實際運行來修正。

[1]嚴(yán)生，常捷，程麟.新型干法水泥廠工藝設(shè)計手冊[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2007.

This paper contains selection calculation of main equipments of the roll press finish grinding system of raw meal related to a certain renovation project.Detailed calculation has been done about the hot-air system,considering the fact that this project needs independent onsite drying heat source.

raw material grinding；roller press；drying

耿勇（1985-），男，本科，助工，無機非金屬材料科學(xué)與工程專業(yè)。

蔚清）（

2013-10-20）